Прорыв в изучении памяти: почему мозг запоминает не целые лица, а отдельные носы, глаза и губы

Фото: PHAG

Недавнее исследование, опубликованное в журнале «Nature Human Behaviour», переворачивает представление о том, как наш мозг узнаёт знакомые лица. Оказалось, что в структурах мозга, известных как миндалевидное тело и гиппокамп, есть клетки, реагирующие не просто на узнавание человека, а на конкретные визуальные черты лица.

Учёные из университетов Вашингтона и Западной Виргинии провели эксперимент почти с двадцатью пациентами, проходящими лечение эпилепсии. Им временно установили электроды прямо в мозг, чтобы считать электрические импульсы отдельных нервных клеток. Всего удалось «услышать» активность более трёх с половиной тысяч клеток в миндалине и гиппокампе во время показа фотографий. Когда перед испытуемыми появлялись изображения разных лиц — знакомых или не очень — некоторые клетки реагировали чётко: они «включались» тогда, когда человек видел, скажем, ширину носа или форму глаз, а вовсе не целое лицо. Причём реагировали независимо от того, знакомо лицо или нет.

Ранее считалось, что такие структуры мозга хранят информацию о человеке независимо от внешних признаков — будто бы внутри где-то есть абстрактная версия знакомого. Но новые данные говорят о том, что мозг по‑прежнему детально анализирует то, что видит — он реагирует на особенности внешности, и на этой основе строит представление. Исследователи называют такие клетки «feature neurons» — нейроны признаков. Они объединяют разные образы с похожими деталями: например, носы одинаковой формы, брови или рот. И эти признаки помогают распознать лицо.

Авторы объясняют это так: нейроны реагируют на группы признаков, работающих вместе, вместо того чтобы отвечать на знакомое лицо целиком. Оно и понятно: даже если друг носит очки или поменял причёску, мозг всё равно видит в нём знакомого, потому что целая система нейронов реагирует на совокупность черт. Впечатлило, как тщательно учёные провели эксперимент — почти сто одиннадцать сеансов и запись активности тысяч нейронов. Это уже серьёзно. Удивительно, что человеческий мозг хранит лица не как застывшие образы, а как набор черт. Это напоминает способ работы искусственных нейросетей, где тоже часто отбирают признаки лица для обучения моделей. Но тут — не техника, а прямо мозг.

Главная мысль: эти feature neurons — своего рода мостик между визуальным восприятием и памятью. Они не просто фиксируют, но объединяют, анализируют, сравнивают черты, создавая гибкую модель каждого лица. И в будущем они, возможно, объяснят такие редкие расстройства, как прозопагнозия — когда человек не может узнавать знакомых лиц, хотя всё остальное нормально. Когда учёные говорят о функциях памяти, кажется всё сложно. Но на деле мозг работает, как художник: берёт мазки носа, бровей, губ — и с них рисует знакомое лицо. И всё это улавливают отдельные нейроны.

К тому же в гиппокампе и миндалине, известных ролью в памяти и эмоциях, такие клетки помогают связывать, скажем, лицо и эмоцию. То есть когда вы улыбаетесь другу, нейроны фиксируют не просто сам смех, а именно улыбку этого лица — и в будущем эта комбинация запускается вместе. Кажется, именно этот механизм делает нас социально компетентными.

Разумеется, пока это данные пациентов с эпилепсией — нельзя с точностью сказать, что у всех всё так. Но это открывает новое направление. Кто знает, может скоро мы научимся управлять этой функцией, и людям, у которых плохо узнаётся родная физиономия, просто «подключат» подобные клетки искусственно. Или наоборот — увидят подсказку, почему они не запоминают людей. Хотя пока это фантастика, но путь уже проложен.